CN111002965B - 一种轨道车辆的动态质量修正方法及制动力计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆的动态质量修正方法及制动力计算方法，获取载重时二系空气弹簧的簧上质量m1、转向架质量m2以及旋转质量m3，轨道车辆轮径会因为簧上质量m1的变化而发生变化，轮径变化的计算公式如下:
Figure DDA0002815122950000011
其中，R为动态轮径，R0为轨道车辆空载时的轮径，p为轮胎胎压，Z为簧上质量m1以及转向架质量m2之和，a、k、n为常数；轨道车辆的动态载荷m的计算公式如下：
Figure DDA0002815122950000012
并通过上述修正动态质量计算制动力。上述计算方式对轨道车辆的动态质量进行修正计算，修正动态载荷m来平衡很难获得的实时轮径R，使得在进行制动力的计算时，能够更加准确，提高轨道车辆制动的可控性，提高行驶的安全性。

Description

一种轨道车辆的动态质量修正方法及制动力计算方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆制动技术领域，尤其是涉及一种轨道车辆的动态质量修正方法及制动力计算方法。
背景技术
随着城市轨道交通车辆技术的蓬勃发展，轨道车辆的安全问题也变得愈发值得重视，有别于普通公路车辆，轨道车辆制动时为目标减速度，过大和过小的制动力均会影响制动性能，从而导致制动距离不达标。对于夹钳-制动盘制动形式，轮径直接影响制动力的计算，如果计算轮径偏大，那么计算出的制动力超过所需制动力，导致制动距离过短，相反如果计算轮径偏小，那么计算出的制动力低于所需制动力，导致制动距离过长；钢轮新旧车轮尺寸有较大差异，例如大多数地铁新轮轮径为840mm，全磨耗轮径为770mm，轨道车辆镟轮后可在制动维护端口或DDU上修改轮径，但此轮径仅用于速度计算，不作为时时更新参数用于制动计算。同样的道理，对于橡胶轮胎的轨道车辆，因载荷变化引起的轮径变化，直接影响制动计算。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道车辆的动态质量修正方法及制动力计算方法，针对胶轮轨道车辆，可通过修正轨道车辆的动态质量来修正因轮径变化引起的制动力偏差。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种轨道车辆的动态质量修正方法，获取载重时二系空气弹簧的簧上质量m1、转向架质量m2以及旋转质量m3，轨道车辆轮径会因为簧上质量m1的变化而发生变化，轮径变化的计算公式如下:
Figure GDA0002815122940000011
其中，R为动态轮径，R0为轨道车辆空载时的轮径，p为轮胎胎压，Z为簧上质量m1以及转向架质量m2之和，a、k、n为常数；
轨道车辆的动态载荷m的计算公式如下：
Figure GDA0002815122940000021
进一步具体的，所述的旋转质量m3的计算公式如下：
若只有动架时，m3＝m4×10％；
若动架与拖架同时存在，
Figure GDA0002815122940000022
其中，m4为空载时簧上质量与转向架质量之和，b为整车的动架数量，c为整车的拖架的数量。
一种基于上述动载载荷的制动力计算方法，所述轨道车辆根据当前制动级位和动态载荷m来计算轨道车辆所需的总制动力f制动力，计算公式如下：
f制动力＝k级位×m×a等效；
其中，k级位为司控器或ATO级位，a等效为满级位时的等效瞬时减速度，f制动力为牵引控制单元所产生的电制动力与制动控制单元所产生的摩擦制动力之和。
进一步具体的，所述总制动力的分配先由牵引控制单元提供电制动力，若电制动力不足时，由制动控制单元提供摩擦制动力补足。
进一步具体的，所述的电制动力由牵引控制单元内的电机提供，电机反转通过提供相应的转矩产生相应电制动力，单个电机的电制动力FD由总的电制动力根据制动时起作用的电机数量进行分配，单个电机转矩MD的计算公式如下：
MD＝FD×R0；
其中，R0为轨道车辆空载时的轮径。
进一步具体的，所述的摩擦制动力由制动缸压力提供，轨道车辆单个轮轴的制动缸压力Fp根据所需单个轮轴的制动力Fu和制动***特性输出，其中单个轮轴的制动力Fu由摩擦制动力根据制动时起作用的轮轴数量进行分配，其计算公式如下：
Figure GDA0002815122940000023
其中，r为摩擦副半径，R为动态轮径。
本发明的有益效果是：采用上述计算方式对轨道车辆的动态质量进行修正计算，修正动态载荷m来平衡很难获得的实时轮径R，使得在进行制动力的计算时，能够更加准确，提高轨道车辆制动的可控性，提高行驶的安全性。
附图说明
图1是本发明轨道车辆动态质量的修正图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
在轨道车辆正常行驶过程中，轨道车辆的制动有两种模式，一种是通过牵引控制单元控制电机反转产生电制动力实现制动，另一种是制动控制单元通过夹钳与制动盘的形式产生摩擦制动力进行制动，由于轨道车辆需要上下乘客，故其载重的整体质量不同，在进行整体制动力的计算需要对轨道车辆的动态质量m进行计算，而轨道车辆的动态质量m由二系空气弹簧的簧上质量m1、转向架质量m2以及旋转质量m3相加组成，即m＝m1+m2+m3，簧上质量m1可由空气簧压力-载荷关系获得也可以根据二系空气弹簧变形量和刚度获得；转向架质量m2由称重获得，即可在出厂时确定。
旋转质量m3需要根据具体实际经验以及动架与拖架的数量获得，动架即带有驱动装置的转向架，拖架即不带有驱动装置的转向架，根据实际的经验获得以下计算公式：
若整辆车只有动架时，m3＝m4×10％；
若动架与拖架同时存在，
Figure GDA0002815122940000031
其中，m4为空载时簧上质量与转向架质量之和；b为整车的动架数量；c为整车的拖架的数量。
在进行轨道车辆的动态质量的计算时，为了使得在计算制动力时更符合实际状况，对轨道车辆的实际质量进行修正，使得在计算中制动力存在的因子“m/R”更加准确，轨道车辆轮径会因为簧上质量m1的变化而发生变化，胶轮因载荷变化方程为：
Figure GDA0002815122940000032
其中，R为动态轮径，即在运动过程中因为载荷的不同轮径的变化；
R0为轨道车辆空载时的轮径，即在轨道车辆没有乘客状态下的轮径；
p为轮胎胎压，通过轨道车辆的胎压监测***提供；
Z为实时的簧上质量m1以及转向架质量m2之和；
a、k、n为常数，在出厂时轮胎厂商进行提供轮胎参数。
根据上述轮胎路径的变化，修正后的轨道车辆动态质量m为：
Figure GDA0002815122940000041
如图1所示上部点划线为实际的动态质量，下部的虚线为簧上质量，中部的实线为修正后的轨道车辆动态质量。
基于上述修正后的轨道车辆动态质量m，通过以下计算公式对总制动力f制动力进行计算：
f制动力＝k级位×m×a等效；
其中，k级位为司控器或ATO级位，a等效为满级位时的等效瞬时减速度；
总制动力f制动力为牵引控制单元所产生的电制动力与制动控制单元所产生的摩擦制动力之和。
总制动力f制动力可以根据具体情况进行分配，可以由电制动力与摩擦制动力按比例进行提供，也可以先由电制动力提供，若电制动力不足时，由摩擦制动力补足，在本方案中选择第二种提供方式。
电制动力通过牵引控制单元的电机进行提供，电机通过反转通过提供转矩实现电制动力的提供，首先需要确定参与制动的电机的数量，再根据分配到总的电制动力平均分配至各个电机上，故可以得到单个电机所需提供的电制动力FD，而单个电机的转矩MD通过轨道车辆的***进行控制，其计算公式为：
MD＝FD×R0；
其中，R0为轨道车辆空载时的轮径。
摩擦制动力通过制动控制单元的制动缸提供，而制动缸对轮轴施加的压力由轨道车辆的***进行控制，在计算时，首先确定参与制动的制动缸的数量，再根据分配到总的摩擦制动力平均分配至各个制动缸上，故可以得到轨道车辆单个轮轴所需的摩擦制动力，而制动缸压力Fp需要根据所需单个轮轴的制动力Fu和制动***特性输出，其计算公式如下：
Figure GDA0002815122940000051
其中，r为摩擦副半径，R为动态轮径。
上述计算公式与方法均集成于轨道车辆的控制***内，通过轨道车辆运行的实际状态提供不同的电制动力以及摩擦制动力。
综上，采用上述计算方式对轨道车辆的动态质量进行修正计算，修正动态载荷m来平衡很难获得的动态轮径R，使得在进行制动力的计算时，能够更加准确，提高轨道车辆制动的可控性，提高行驶的安全性。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种轨道车辆的动态质量修正方法，其特征在于，获取载重时二系空气弹簧的簧上质量m1、转向架质量m2以及旋转质量m3，轨道车辆轮径会因为簧上质量m1的变化而发生变化，轮径变化的计算公式如下:
Figure FDA0002850726780000011
其中，R为动态轮径，R0为轨道车辆空载时的轮径，p为轮胎胎压，Z为簧上质量m1以及转向架质量m2之和，a、k、n为常数；
轨道车辆的动态载荷m的计算公式如下：
Figure FDA0002850726780000012
2.根据权利要求1所述轨道车辆的动态质量修正方法，其特征在于，所述的旋转质量m3的计算公式如下：
若只有动架时，m3＝m4×10％；
若动架与拖架同时存在，
Figure FDA0002850726780000013
其中，m4为空载时簧上质量与转向架质量之和，b为整车的动架数量，c为整车的拖架的数量。
3.一种制动力计算方法，其特征在于，所述轨道车辆根据当前制动级位和动态载荷m来计算轨道车辆所需的总制动力f制动力，其中，动态载荷m是基于权利要求1或2所述的动态质量修正方法而得到的，计算公式如下：
f制动力＝k级位×m×a等效；
其中，k级位为司控器或ATO级位，a等效为满级位时的等效瞬时减速度，f制动力为牵引控制单元所产生的电制动力与制动控制单元所产生的摩擦制动力之和。
4.根据权利要求3所述的制动力计算方法，其特征在于，所述总制动力的分配先由牵引控制单元提供电制动力，若电制动力不足时，由制动控制单元提供摩擦制动力补足。
5.根据权利要求4所述的制动力计算方法，其特征在于，所述的电制动力由牵引控制单元内的电机提供，电机反转通过提供相应的转矩产生相应电制动力，单个电机的电制动力FD由总的电制动力根据制动时起作用的电机数量进行分配，单个电机转矩MD的计算公式如下：
MD＝FD×R0；
其中，R0为轨道车辆空载时的轮径。
6.根据权利要求4所述的制动力计算方法，其特征在于，所述的摩擦制动力由制动缸压力提供，轨道车辆单个轮轴的制动缸压力Fp根据所需单个轮轴的制动力Fu和制动***特性输出，其中单个轮轴的摩擦制动力Fu由总的摩擦制动力根据制动时起作用的轮轴数量进行分配，其计算公式如下：
Figure FDA0002850726780000021
其中，r为摩擦副半径，R为动态轮径。
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